À l’avenir, les batteries pourraient être construites à partir de systèmes photovoltaïques recyclés

Des chercheurs chinois ont réalisé une percée significative dans le développement de batteries lithium-ion (LIB) en recyclant le silicium (Si) issu des déchets photovoltaïques comme matériau d’anode. Ces particules de Si recyclées de taille micronique (μm-Si) ont démontré une efficacité coulombienne moyenne impressionnante de 99,94 % et ont conservé 83,13 % de leur capacité initiale après 200 cycles.

Les anodes en Si sont considérées comme une avancée majeure pour les LIB en raison de leur capacité nettement supérieure à celle des anodes en graphite largement utilisées et de leur disponibilité suffisante en quantité et en qualité. La plupart des conceptions d’anodes en Si sont nanostructurées pour surmonter les changements de volume importants pendant la charge, mais cela se fait au détriment de la fabricabilité et de l’avantage en termes de coûts.

Étant donné que de nombreux déchets électroniques seront générés au cours des prochaines décennies à cause des vieux panneaux solaires, la possibilité de les recycler en batteries est bien sûr passionnante. Bien entendu, il faut savoir que les panneaux photovoltaïques contiennent également d’autres matériaux comme le verre, l’aluminium, etc. Les résultats de la recherche ont été rendus publics par Nature.

Source de silicium durable et solution pour les anodes μm-Si

Pour les spécialistes intéressés par les détails : grâce à une conception d’électrolyte rationnelle utilisant un électrolyte éther formulé de 3M LiPF6 dans du 1,3-dioxane (DX)/1,2-diéthoxyéthane (DEE), les cellules en poche NCM811|μm Si ont duré 80 cycles et fourni une densité énergétique de 340,7 Wh kg−1 même dans des conditions difficiles.

Cette performance électrochimique impressionnante est due à une chimie SEI unique, dans laquelle la couche externe flexible et riche en polymères maintient bien ensemble les particules de Si brisées et la couche interne rigide, riche en Li2O/LiF, facilite la conduction ionique et supprime les réactions secondaires.

Les travaux des chercheurs proposent non seulement une source plus durable de particules de Si, mais résolvent également les principaux problèmes rencontrés par les matériaux d’anode µm-Si. Cette approche pourrait faire progresser le développement de LIB avec une densité énergétique et une longévité plus élevées tout en améliorant la durabilité grâce à l’utilisation de matériaux recyclés.